光音響膀胱造影
Summary
光音響膀胱造影（PAC）は、任意の電離放射線や有毒な造影剤を使用せずに膀胱、小児患者における放射線感受性の臓器を、マップする大きな可能性を秘めている。ここでは、ラットの光不透明なトレーサーの注射で膀胱をマッピングするためにPACを使用する方法を示す<em生体内で></em>。
Abstract
放射線不透過性の染料を用いて診断用X線に基づいている従来の小児膀胱造影は、有害な電離放射線の使用に苦しんでいる。放射線被ばくに起因する小児の膀胱がんのリスクは、他の多くの癌よりも重要である。ここでは、近赤外（NIR）の光吸収（ すなわちメチレンブルー、プラズモニック金ナノ構造体、または単層カーボンナノチューブ使って、光音響膀胱造影（PAC）と呼ばれる膀胱の非電離及び非侵襲的光音響（PA）イメージングの実現可能性を実証）光濁っトレーサーとして。我々は正常暗視野共焦点PAC方式を用いた光吸収剤を充填したラットの膀胱をイメージしている。造影剤の経尿道投与後、ラットの膀胱は重要PA信号増強を達成することにより、photoacoustically可視化した。蓄積は分光PAイメージングによって検証された。さらに、唯一のレーザパルスエネルギーを用いて未満1 MJ / cm 2と （安全限度の1/20）で、私たちの現在のイメージングシステムは、in vivoでの生体組織における越え1cmの深さでメチレン青塗りつぶさラット膀胱をマッピングすることができます。双方は、in vivoおよびex vivoで PAイメージング結果に造影剤が自然排尿を介して排泄されたことを検証します。したがって、臨床翻訳を容易にする、長期毒性剤の蓄積に関する心配がない。
Introduction
X線膀胱造影1は、膀胱癌、膀胱尿管逆流、尿管の閉塞、神経因性膀胱などのような膀胱関連疾患を識別するためのイメージングプロセスです。2-5は一般的には、尿が排泄され、放射線不透過剤がを通して注入されカテーテル。その後、X線透視画像は、膀胱を記述するために取得される。しかし、キー安全性の問題は、有害な電離放射線は、この手順で使用されることである。さらに0.6〜1.8％へ診断用X線の範囲に75歳の年齢により、図6の累積癌のリスクの割合は、発がん性の脅威は、小児患者で有意である。英国の研究では、9つの主要臓器の中で、X線診断からの平均年間放射線量が4未満女児における膀胱で最高だったと4未満の男性の子供で2番目に高いことが明らかになった。7これはその膀胱癌のリスクを示している小児患者の中で最も重要である。 Altキーハフ小児放射線科医は、合理的に達成可能な、電離放射線を完全に排除することはできないという低い放射線被ばく量を低減するために努めています。したがって、制限は膀胱造影における非放射性造影剤と完全に放射線フリー、敏感な、費用対効果の高い、高分解能イメージングモダリティの必要性を作成する。
PATは強い光吸収コントラストと生体組織において高い音波空間分解能を提供することができるので、最近では、光音響トモグラフィー（PAT）は、最初の生物医学イメージング·モダリティとなっています。PATの8原則は、超音波を対象物の熱弾性膨張により誘発されるということです光吸収が続く。媒体検出することにより、2次元または3次元音響（PA）の画像を介して進行する音波を時間分解が形成されている。超音波（US）は、はるかに少ない散乱光（典型的には2桁又は3桁）に比べて組織中であるため、。空間分解能イメージング深さの1/200に維持しつつ、PATの撮像深さは、組織中〜8センチメートルまで達することができるcystographicアプリケーションのPATの9主な利点は、（1）PAT、電離から完全に自由である放射線。 （2）ClinicalUSimagingシステムは容易にデュアルモーダルPA、米国イメージング機能を供給するように適合させることができる。したがって、デュアルモーダルPA /米国イメージングシステムは、高速臨床翻訳のための重要な基準である、費用対効果の高い、高速、相対的に移植できることができます。内因性および外因性のコントラストの両方を使用して、PATは、腫瘍生理病理学、脳の血行動態、内臓、眼科、血管造影、および等を研究するために組織の高解像度、形態的、機能、分子イメージングを提供してきました。10-16
本稿では、近赤外（NIR）光学吸収（ すなわちメチレンブルー、行く使用非電離光音響膀胱造影の実験プロトコル（PAC）を実証無毒光濁っトレーサーとしてのldナノケージ、または単層カーボンナノチューブ）。造影剤で満たされたラットの膀胱はphotoacousticallyと分光in vivoで線引きされた。いいえエージェントは、永続的にラットの膀胱や腎臓に蓄積されていません。したがって、エージェントの蓄積によって引き起こされるかもしれない。長期毒性を排除することができる。この結果は、光吸収体の組み合わせでPACが潜在的に小児患者のために本当に無害cystographicモダリティであることを意味します。システム構成、システムの配置、およびin vivo / ex vivoでの撮像法では、この資料に記載されている。
Protocol
Representative Results
Discussion
結論として、我々は、in vivoでラットモデルにおいて無毒光吸収剤を使用してPACを電離する可能性を示している。我々は正常に我々の非電離及び非侵襲PACシステムを用いた光吸収剤を充填したラット膀胱をイメージしました。 2つの重要な安全性の問題は、我々のアプローチで解決されました：（1）cystographicアプリケーションや体内の造影剤の（2）のない蓄積非電離放射線の使用。
…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、IT知の統合クリエイティブプログラム、バッファロー臨床およびトランスレーショナルリサーチセンターの大学のパイロット研究プログラムからの助成金とバッファロートランスレーコンソーシアム、ロズウェルパークアライアンス財団からの助成金、大学バッファロー校からスタートアップ資金によって部分的にサポートされていましたMKE、とNIPA（C1515-1121から0003）とMESTのNRF助成（2012から0009249）の。
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Q-switched Nd:YAG laser | Continuum | SLII-10 | pump laser |
| OPO laser | Continuum | Surelite OPO PLUS | tunable laser |
| Prisms | Thorlabs | PS908 | light deliver |
| Ultrasound transducer | Olympus NDT | V308 | 5 MHz |
| Ultraoundpulser/receiver | Olympus NDT | 5072PR | amplifier |
| Oscilloscope | Tektronix | TDS5054 | data acquisition |
| Scanning stage | Danaher Dover | XY6060 | raster scanning |
| Methylene blue | Sigma-Aldrich | M9140-25G | contrast agent |
| Rats | Harlan | Spague-Dawley | animal subject |
| Isoflourane vaporizer | Euthanex | EZ-155 | anesthesia |
| Ultrasound gel | Sonotech | Clear Image singles | acoustic coupling |
Riferimenti
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